gRPC

유기훈·2025년 4월 4일

인프런 "파이썬으로 쉽게 배우는 gRPC!" 강의 내용 정리

gRPC

gRPC란?

google에서 개발한 RPC
네트워크를 통해 원격 시스템의 함수를 내 함수처럼 쓰는 기술

gRPC 기본 아키텍쳐

Proto라는 부분은 gRPC에서 사용할 데이터와 제공되는 서비스를 정의하는 부분
Protocol Buffers라는 언어로 작성하는데 메시지 직렬화 방식이다.
이컬 통해 실제로 전송되는 데이터나 제공되는 서비스 언어의 코드로 자동 생성되어 이 자동 생성된 코드 속에는 메시지 직렬화, 역직렬화, 서비스 인터페이스 등 다양한 코드를 포함한다.

HTTP 2.0

gRPC는 HTTP 2.0 사용
gRPC는 멀티플렉싱 기능을 지원한다. 멀티플렉싱은 여러 개의 요청과 응답을 하나의 TCP 연결로 처리하는 방식을 말한다.
- TCP 연결 수립은 꽤나 복잡하고 어려운 작업. HTTP2는 여러 개의 요청을 하나의 TCP 연결로 처리함으로써 지연 시간을 확 줄인다.
HTTP 2.0은 압축 알고리즘을 사용헤서 헤더 크기 자체를 줄인다.
서버 푸시 기능을 지원한다. 서버 푸시란 서버가 클라이언트의 요청 없이도 필요한 데이터를 미리 전송하는 기능
1.1 버전은 텍스트 기반 프로토콜인데, 2.0은 컴퓨터에 최적화된 바이너리 프레임을 사용하기 때문에 데이터 처리 속도를 향상시킨다.

프로토 버퍼

프로토콜 버퍼는 강력한 타입 시스템과 효율적인 데이터 직렬화를 자랑하는 메커니즘이다. 프로토버퍼는 타입 시스템이 굉장히 강력하다. 데이터의 구조와 타입, 그리고 제공되는 서비스를 명확하게 정의함으로써 서비스의 인터페이스와 서비스 간의 인터페이스를 명확하게 한다.
Protocol Buffers로 한번 데이터를 정의하고 나면, 특정 개발 언어에 맞는 코드로 자동 컴파일 할 수 있다.

통신적인 측면

gRPC는 양방향 스트리밍 지원한다.
양방향 스트리밍은 서버와 클라이언트가 데이터를 스트림 형태로 편하게 주고받을 수 있다.

gRPC 단점

브라우저의 지원이 제한된다.
gRPC 웹이라는 새로운 프레임워크가 존재하긴 함.
디버깅이 어렵다. 성능을 위해서 바이너리 형식으로 다루다보니 응답과 요청이 직관적이지 못하다.
학습 곡선이 있기는 있다.

gRPC의 모델

통신 모델

gRPC는 기본적으로 서버 클라이언트 모델로 동작한다.
gRPC에서는 세가지 구성요소가 존재한다.

서비스

서비스는 서버가 클라이언트에게 제공하는 기능 또는 작업을 의미한다.

메시지

클라이언트가 서버에게 요청하거나 서버가 클라이언트에게 응답할 때 데이터를 담는 일종의 컨테이너

RPC는 클라이언트가 서버의 메서드를 호출하는 방식을 말한다.
원격 프로시저 호출은 기존의 함수 호출과 매우 유사하게 느껴진다. 클라이언트는 마치 로컬에서 메서드를 호출하듯이 서버의 메서드를 호출할 수 있다.

통신 구성요소

채널

gRPC에서 서버와의 연결 통로를 의미한다.
클라이언트가 서버에 접속해서 메서드를 호출하고 데이터를 주고받기 위해서는 채널을 통해야 한다.
채널은 기본적으로 서버의 IP 주소와 포트 번호를 사용해서 생성할 수 있다.
채널을 생성할 때는 보안 채널, 비보안 채널 등 다양한 옵션을 줄수 있다.
이러한 채널은 스텁을 만들 때 필요하다.

스텁

스텁은 클라이언트 대신 서버랑 대화해주는 놈
서버와 연결 통로를 만들었는데 그 밖에도 서버를 관리해줄 부분이 많은데 서버랑 통신하는 복잡한 부분은 스텁이 알아서 처리해준다.
스텁은 프로토 파일의 서비스 인터페이스를 정의하면 컴파일 시 자동으로 생성된다.

프로토 버퍼

gRPC의 메시지를 정의하고 gRPC의 서비스를 정의하는 인터페이스 정의 언어
데이터를 압축할 수 있고, 주고받을 때 사용할 수도 있는 다목적 포맷
프로토파일이라는 파일 속에 프로토콜 버퍼 문법을 사용해서 메시지와 서비스를 정의할 수 있다.

채널

프로토콜 버퍼와는 직접적인 연관은 없지만 이 채널은 프로토콜 버퍼가 만들어내는 스텁과 관련이 있다.
스텁을 만들 때 채널을 통해 만들 수 있는데 이 채널을 전달만 해주면 복잡한 통신과 관련된 부분은 모두 스텁이 알아서 치리해준다.

Protocol Buffers

프로토콜 버퍼란

데이터 직렬화 매커니즘
메시지와 서비스를 정의하고 이걸 컴파일해서 특정 언어에 맞는 서버와 클라이언트 코드를 자동으로 생성할 수 있다.
하나의 프로토 파일로 다양한 클라이언트 서버 코드가 자동 생성되기 때문에 타입 불일치로 인한 에러 가능성이 확 줄어들게 된다.
또한 바이너리 형식으로 데이터를 다루기 때문에 빠르고 효율적인 통신이 가능하게 한다.
데이터 타입을 자동으로 생성해주다 보니 다른 언어 간에 통신할 때도 데이터 불일치로 인한 에러 가능성이 거의 없다.

프로토 버퍼 기본 구조

가장 위에는 문법적으로 어떤 문법을 사용할지 정의한다.
syntax = "proto3"
패키지 이름을 정의하는 부분: 패키지 이름은 이름 공간을 분리해준다. 메시지를 정의할 때는 필드나 메시지 이름이 겹치는 경우가 상당히 많다. 패키지 이름을 정의하면 이름 공간을 분리하게 되면 이름 충돌 가능성이 줄어든다.
import는 다른 프로토 파일에서 정의한 메시지를 사용할 필요가 있을 때 사용한다.

메시지

메시지를 정의하는 방법은 message 키워드를 사용해서 할 수 있다.
하나의 메시지는 다양한 필드를 가질 수 있는데 필드는 타입, 이름, 식별자 순으로 정의되어 있다.
타입은 해당 데이터의 타입
식별자
string name = 1; 이라고 되어 있으면 name이라는 필드에 1이 들어가는게 아니라 name이라는 필드의 정의 순서는 1번이라는 식별자를 부여한 것.
식별자는 다른 필드와 겹쳐서는 안된다.

데이터 타입

기본 데이터 타입

프로토버퍼의 타입과 각 언어의 타입을 찾아보면된다.
배열
기본 데이터 타입 앞에 repeated 키워드를 붙이면 배열이 된다.

repeated string hobbies = 4;

열거형

아래와 같이 정의하면 된다.
옆에 있는 숫자는 식별자다.

enum PhoneType {
  MOBILE = 0;
  HOME = 1;
  WORK = 2;
}

중첩 메시지

타입을 구조체나 객체같이 사용 가능

message PhoneNumber {
  string number = 1;
  PhoneType type = 2;
}

message Person {
  repeated PhoneNumber phones = 0;
}

옵션

서비스나 데이터에 추가적인 정보를 제공하는 방법
옵션은 괄호 ([])안에 지정되며, 다음의 형식을 갖는다.
deprecated
특정 필드를 더 이상 사용하지 않는다고 생각해보자. 이걸 프로토파일을 수정해서 새로 컴파일을 진행하면 기존 코드들은 호환성이 유지되지 않기 때문에 새로 구현을 진행해야 한다. 근데 이걸 막기 위해 deprecated 옵션을 사용한다.
packed
반복되는 필드의 인코딩을 최적화한다.
default
필드의 기본값을 설정한다.

필드 예약하기

나중에 사용할 필드를 미리 예약할 수 있다.
호환성 유지에도 사용된다. (가장 큰 이유)

message MyMessage {
  reserved 2, 15, 9 to 11; // 필드 번호 2, 15, 9부터 11까지 예약
  reserved "foo", "bar"; // 필드 이름 예약

맵

키-값 쌍을 저장하는 데 사용되는 데이터 타입

message MyMessage {
  map<string, int32> scores = 1; // 문자열 key와 값 int32를 가지는 맵

gRPC 서비스 정의

.proto 파일에서 서비스 및 RPC 메서드를 정의한다.

service Greeter {
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloRepy) {}
}

service: 서비스 이름을 정의한다.
rpc: RPC 메서드를 정의한다. (메서드 이름 요청 메시지 유형, 응답 메시지 유형)

컴파일

.proto 파일에서 서비스 및 RPC 메서드를 정의한다.
각 언어에 맞는 컴파일 방법을 통해 컴파일한다.

gRPC 통신 패턴

스트리밍이란

클라이언트와 서버 간에 연속적인 데이터 흐름을 주고받는 방식
네 가지 스트리밍 방법을 지원
gRPC의 스트리밍은 실시간 데이터 전송, 대용량 데이터 처리, 비동기 통신 등에 유용하다.

Unary RPC

가장 기본적인 통신 방식

클라이언트가 서버에 요청을 보내고 서버가 이에 대한 응답을 한 번 반환!
HTTP의 Request-Response 모델과 매우 유사!

장점

간단하고 직관적이다.
오버헤드가 적다.
효율적이다.

단점

제한된 데이터 전송
RPC의 장점을 살리지 못하는 통신 방식

동작 방식

클라이언트가 요청한다. -> 서버가 처리한다. -> 서버가 응답한다. -> 클라이언트가 응답을 수신한다.

활용 사례!

데이터 베이스 조회
계산 요청
상태 확인

Server-Client, Client-Server streaming

Server streaming과 Client Streaming

한 쪽에서 계속해서 데이터를 보내고 다른 한 쪽은 하나의 데이터만 보내는 방식
여러 개의 요청과 하나의 응답
하나의 요청과 여러 개의 응답

장점

많은 데이터를 효과적으로 전송 가능!
실시간 데이터 전송이 가능!

단점

응답을 모두 받을 때 까지 대기해야한다.

Bidirectional Streaming RPC

클라이언트와 서버가 서로 스트림 형태로 데이터를 주고받는 방식

가장 gRPC의 장점을 잘 활용하는 스트리밍 방식

장점

실시간 데이터 전송이 가능!
대화형 애플리케이션
상호 작용

단점

구현이 다른 통신 방식에 비해 복잡하다.

동작 방식

클라이언트 요청 스트리밍
서버 수신 및 처리
서버 응답 스트리밍
클라이언트 수신 및 처리

활용 사례

채팅
온라인 게임
실시간 도구

gRPC 파이썬/자바 용어 정리

역할	Python 용어	Java 용어	설명
서버와의 연결	`grpc.insecure_channel()`	`ManagedChannelBuilder.forAddress()`	gRPC 서버에 연결하는 채널 객체
클라이언트 스텁	`Stub`, `FutureStub`, `AsyncStub`	`HelloServiceGrpc.HelloServiceBlockingStub` 등	클라이언트에서 서버 메서드를 호출하는 객체
서버 등록	`add_XXXServicer_to_server()`	`extends HelloServiceGrpc.HelloServiceImplBase`	서버 구현을 gRPC에 등록
메시지 객체	`HelloRequest()`	`HelloRequest.newBuilder()`	요청/응답 메시지 클래스
서버	`grpc.server()`	`GrpcServerApplication` 및 `@Service` 구현체	gRPC 서버 인스턴스
응답 보내기	`context.set_code()`, `context.set_details()`	`responseObserver.onNext()`, `onCompleted()`	응답 반환 방식
코드 생성 도구	`grpc_tools.protoc`	`protobuf-maven-plugin` 및 `protoc`	`.proto` 파일을 소스 코드로 변환하는 도구
요청 방식	`stub.SayHello()`	`blockingStub.sayHello()`	gRPC 호출 방식

gRPC 통신 패턴 마다의 차이 정리

Unary RPC

.proto service 메서드 정의 방법

service Greeter {
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply);
}

Server Streaming RPC

.proto service 메서드 정의 방법

service UserService {
  rpc GetUserList (UserFilter) returns (stream User);
}

Client Streaming RPC

.proto service 메서드 정의 방법

service FileService {
  rpc UploadFile (stream FileChunk) returns (UploadStatus);
}

Bidirectional Streaming RPC

.proto service 메서드 정의 방법

service ChatService {
  rpc Chat (stream ChatMessage) returns (stream ChatMessage);
}

유기훈

개발 블로그

이전 포스트

Redis

다음 포스트

gRPC

gRPC

gRPC란?

gRPC 기본 아키텍쳐

HTTP 2.0

프로토 버퍼

통신적인 측면

gRPC 단점

gRPC의 모델

통신 모델

통신 구성요소

채널

Protocol Buffers

프로토콜 버퍼란

프로토 버퍼 기본 구조

메시지

데이터 타입

옵션

필드 예약하기

맵

gRPC 서비스 정의

컴파일

gRPC 통신 패턴

스트리밍이란

Unary RPC

가장 기본적인 통신 방식

장점

단점

동작 방식

활용 사례!

Server-Client, Client-Server streaming

Server streaming과 Client Streaming

장점

단점

Bidirectional Streaming RPC

클라이언트와 서버가 서로 스트림 형태로 데이터를 주고받는 방식

장점

단점

동작 방식

활용 사례

gRPC 파이썬/자바 용어 정리

gRPC 통신 패턴 마다의 차이 정리

Unary RPC

.proto service 메서드 정의 방법

Server Streaming RPC

.proto service 메서드 정의 방법

Client Streaming RPC

.proto service 메서드 정의 방법

Bidirectional Streaming RPC

.proto service 메서드 정의 방법

Redis

gRPC 통신 기법

0개의 댓글